Короткое замыкание (иногда сокращенно короткие или п / к ) представляет собой электрическая цепь , которая позволяет ток для перемещения вдоль пути непреднамеренного с отсутствием или очень низким электрическим сопротивлением . Это приводит к чрезмерному току, протекающему по цепи. Противоположностью короткому замыканию является « разомкнутая цепь », которая представляет собой бесконечное сопротивление между двумя узлами.
Определение
Короткое замыкание - это ненормальное соединение между двумя узлами электрической цепи, которые должны находиться под разными напряжениями. Это приводит к тому, что электрический ток ограничивается только эквивалентным сопротивлением Тевенина остальной части сети, что может вызвать повреждение цепи, перегрев , пожар или взрыв . Хотя обычно это происходит в результате неисправности , бывают случаи, когда короткое замыкание вызывается преднамеренно, например, с целью защиты цепи лома с измерением напряжения .
В анализе цепи , A короткого замыкания определяется как соединение между двумя узлами , что силы , чтобы они были на том же напряжении. В «идеальном» коротком замыкании это означает отсутствие сопротивления и, следовательно, падения напряжения на соединении. В реальных схемах результатом является соединение почти без сопротивления. В таком случае ток ограничивается только сопротивлением остальной цепи.
Примеры
Обычный тип короткого замыкания происходит , когда положительные и отрицательные выводы в батарее соединены с низким сопротивлением проводником , как провод . При низком сопротивлении в соединении будет протекать большой ток , вызывая передачу большого количества энергии за короткий период времени.
Сильный ток, протекающий через батарею, может вызвать быстрое повышение температуры, что может привести к взрыву с выделением газообразного водорода и электролита ( кислоты или основания ), которые могут обжечь ткань и вызвать слепоту или даже смерть. Перегруженные провода также будут перегреваться, что приведет к повреждению изоляции провода или возникновению пожара. Сильноточные условия также могут возникать при нагрузках на электродвигатель в условиях остановки, например, когда рабочее колесо насоса с электрическим приводом забито мусором; это не короткое время, хотя может иметь аналогичные эффекты.
В электрических устройствах непреднамеренное короткое замыкание обычно вызывается разрывом изоляции провода или введением другого проводящего материала, позволяющего заряду течь по пути, отличному от предполагаемого.
В цепях питания короткие замыкания могут возникать между двумя фазами , между фазой и нейтралью или между фазой и землей (землей). Такие короткие замыкания могут привести к очень высокому току и, следовательно, к быстрому срабатыванию устройства защиты от перегрузки по току. Однако возможно возникновение коротких замыканий между нейтральным проводом и проводом заземления, а также между двумя проводниками одной и той же фазы. Такие короткие замыкания могут быть опасными, особенно потому, что они не могут сразу вызвать большой ток и, следовательно, с меньшей вероятностью будут обнаружены. Возможные последствия включают неожиданное включение цепи, предположительно изолированной. Чтобы уменьшить негативные последствия коротких замыканий, силовые распределительные трансформаторы специально разработаны с учетом определенного реактивного сопротивления утечки . Реактивное сопротивление утечки (обычно от 5 до 10% от полного сопротивления нагрузки) помогает ограничить как величину, так и скорость нарастания тока короткого замыкания.
Короткое замыкание может привести к образованию электрической дуги . Дуга, являющаяся каналом горячей ионизированной плазмы , обладает высокой проводимостью и может сохраняться даже после испарения значительного количества исходного материала из проводников. Поверхностная эрозия - типичный признак повреждения электрической дуги. Даже короткие дуги могут удалить значительное количество материала с электродов. Температура образовавшейся электрической дуги очень высока (десятки тысяч градусов), в результате чего металл на контактных поверхностях плавится, собирается и перемещается с током, а также улетучивается в воздух в виде мелких твердых частиц. [1]
Повреждать
Ток короткого замыкания может за миллисекунды в тысячи раз превышать нормальный рабочий ток системы. [2] Повреждение от короткого замыкания может быть уменьшено или предотвращено с помощью предохранителей , автоматических выключателей или других средств защиты от перегрузки , которые отключают питание в ответ на чрезмерный ток. Защиту от перегрузки следует выбирать в соответствии с номинальным током цепи. Цепи для больших бытовых приборов требуют защитных устройств, установленных или рассчитанных на более высокие токи, чем цепи освещения. Сечения проводов, указанные в строительных и электрических нормах , выбраны для обеспечения безопасной работы в сочетании с защитой от перегрузки. Устройство защиты от перегрузки по току должно быть рассчитано на безопасное прерывание максимального ожидаемого тока короткого замыкания .
При неправильной установке перегрузка по току от короткого замыкания может вызвать омический нагрев частей схемы с плохой проводимостью (неисправные соединения в проводке, неисправные контакты в розетках или даже место самого короткого замыкания). Такой перегрев - частая причина пожаров . Электрическая дуга, если она образуется во время короткого замыкания, выделяет большое количество тепла, а также может вызвать воспламенение горючих веществ.
В промышленных и коммунальных распределительных сетях динамические силы, создаваемые высокими токами короткого замыкания, вызывают разлет проводников. Шины, кабели и аппаратура могут быть повреждены силами, возникающими при коротком замыкании.
Связанные понятия
В электронике считается , что идеальная модель (бесконечное усиление ) операционного усилителя создает виртуальное короткое замыкание между его входными клеммами, потому что независимо от выходного напряжения разность потенциалов между его входными клеммами равна нулю. Если одна из входных клемм подключена к земле, то говорят, что другая обеспечивает виртуальную землю, потому что ее потенциал (в идеале) идентичен потенциалу земли. [3] [4] Идеальный операционный усилитель также имеет бесконечное входное сопротивление , поэтому, в отличие от настоящего короткого замыкания, между выводами виртуального короткого замыкания не протекает ток. [5]
Смотрите также
- Отжиг при коротком замыкании
- Отключающая способность
- Условный ток короткого замыкания
- Тест на короткое замыкание
- Другие электрические неисправности :
- Замыкание на землю
- Закон Ома
- Перегрузка по току , электрическая перегрузка
Рекомендации
- ^ «Лабораторная записка № 105 Контактная жизнь - Неподавленная и подавленная дуга » . Технологии гашения дуги. Апрель 2011 . Проверено 5 февраля 2012 года .
- ^ Бхатия, А. "Введение в анализ короткого замыкания" (PDF) . PDHonline . сек. Что вызывает короткое замыкание? . Дата обращения 3 июля 2019 . Краткое содержание - Курс E204 .
- ^ Базовая электроника . IK International Pvt Ltd., март 2011. С. 184–. GGKEY: 9NLKFQ9D0F2 . Проверено 20 апреля 2011 года .
- ^ Роберт Спенс (5 сентября 2008 г.). Вводные схемы . Джон Уайли и сыновья. С. 99–. ISBN 978-0-470-77971-2. Проверено 20 апреля 2011 года .
- ^ UABakshi; APGodse (1 января 2010 г.). Линейные интегральные схемы . Технические публикации. С. 4–. ISBN 978-81-8431-773-2. Проверено 20 апреля 2011 года .
Внешние ссылки
- Стратегия поиска и устранения неисправностей для домов в США / Канаде от Circuit Detective